１　立式五軸數控（kòng）加工（gōng）中心的型式

      五軸（zhóu）加工因為多了兩個旋轉（zhuǎn）軸，因而具備了一些三（sān）軸加工所沒有的優（yōu）點，如生產率較高和（hé）較短的設定時間，而且（qiě）極適合用於複雜幾何曲麵的加工，如渦輪葉片、葉輪和其他（tā）高附（fù）加值的產品。

      數控加工中心機構上的運（yùn）動坐標係通（tōng）常（cháng）以右手直角笛卡爾坐標係定義：Ｘ，Ｙ，Ｚ 三個線性（xìng）移動軸和分別（bié）繞著Ｘ，Ｙ，Ｚ 軸旋轉的Ａ，Ｂ，Ｃ 軸，線（xiàn）性軸依手指所指方向為正方向，旋轉軸依手指指向的順時針為正方向，如圖１所示（shì）。所以五軸數控加工中心（xīn）泛指包含３個直線軸及２個旋轉軸，可同時進（jìn）五軸同步運動加工的機器。因為５軸數（shù）控加工中心具備５個（gè）自由度，若按旋轉軸的旋轉方向不同來規劃刀具的切削移動方向則可以配（pèi）置出許（xǔ）多型式，見表１。從中歸納出的３種最基本的五軸立式加（jiā）工中心的布局如圖２所示。

      因為（wéi）五軸立式加工中心（xīn）的旋轉（zhuǎn）軸配置方式不同（tóng），故加工特性也不同，應根據加工工件（jiàn）來選擇適當的加（jiā）工中心，以避免加工困難和精度不夠。不同構型五（wǔ）軸（zhóu）立（lì）式加工中心的加工特性如下：

      （１）型式ａ：工作（zuò）台傾斜型，即兩旋轉（zhuǎn）軸在工作（zuò）台（tái）。①主軸可在Ｘ，Ｙ，Ｚ 三軸上作移動，平台在Ａ，Ｃ 軸上可旋轉；②此型式為在一般三軸機器的平台上加裝傾斜與旋轉伺服機構，降低夾具成本，是最經濟的方式，也（yě）是應用較普遍的機型；③主軸負載較小、剛性高，可承受重切削；④沿（yán）Ｃ 軸動作，在環形和輪廓（kuò）外形上有較好的（de）複雜曲麵加工能力（lì）；⑤適用於（yú）中小（xiǎo）型工件加工，因為大型工件需（xū）要較大扭矩的旋轉移動平台；⑥實際加工時，隻需沿著Ｚ 軸（zhóu）就能輕鬆進退刀，加工傾斜（xié）麵及孔時，可用三（sān）軸加工進行程序設計（jì），並可（kě）用刀具補償功（gōng）能。

      （２）型式ｂ：主軸（zhóu）傾斜型（xíng），即兩旋轉軸在刀具軸。

      ①由主軸（zhóu）頭在（zài）旋（xuán）轉分度以及傾斜分度的動作來（lái）完成切削（xuē）加工；②因主（zhǔ）軸具有５個自（zì）由度，不適合重切削；③適（shì）合大型（xíng）工件加工，如汽車鈑金模具或航天零件。

      （３）型式ｃ：工作台／主軸傾斜型，即兩（liǎng）個旋轉軸分別在刀具軸及工作台，具有３個平移（yí）和１個旋轉自由度的主軸及一個旋轉平台。 

                       、

      ２　五軸加工特性分析

      傳統三軸（zhóu）數控加工中心隻有３個正交的Ｘ，Ｙ，Ｚ軸（zhóu），刀具隻能沿著此三軸（zhóu）做線性平移，而使加工工件幾何形狀受限（xiàn），而五軸數控加工中心多了２個旋轉軸，在同步（bù）運動控製下，允許刀具以適當的傾斜方向對工件加工，銑刀經由刀軸方向改變而提高表麵精度及提升加工效率。圖３為三（sān）軸加工中心在凹凸曲麵加工（gōng）路徑中出現的幹涉。 

      圖４為三軸與五軸齒輪加工模式比較。三（sān）軸聯動數控機床利用端銑刀銑削加工齒輪時，由於機（jī）床（chuáng）無法旋轉刀具軸向，隻能線性移（yí）動加（jiā）工銑（xǐ）削（xuē）齒輪表麵輪廓，其表（biǎo）麵加工紋理如圖４（ａ）所示，在齒輪高速傳（chuán）動時，兩齒麵間的摩擦（cā）會造成（chéng）齧合運動不順暢且噪聲較大，故該加工方式隻適用於低轉速機械傳動齒輪的加工。采用五軸（zhóu）數控加工中心進行齒輪銑削加工時，因刀具軸向可根據（jù）加工方（fāng）式改變（biàn），也可規劃不同刀具進給方向（xiàng）或可規劃較小的刀具路徑（jìng）間距來（lái）滿足需求，可得到（dào）良好的加工結果，所以五軸加工較三軸加工效果好。

      ３　結論

      綜上所述（shù），應用五軸加工的特點如下（見圖５）：①加工（gōng）多個斜角倒勾曲麵時，利用旋（xuán）轉軸直接旋轉工件可避免刀具幹涉，並節省校正精度的時間；②采用五軸加工方式及刀（dāo）軸角度變化，可以避免刀具頂點摩擦，延（yán）長刀具壽命（mìng）；③使（shǐ）用刀側切削可減少加工道次，獲得最佳質量，提升（shēng）加工效能；④當（dāng）傾斜角很大時，可降（jiàng）低工件變形量；⑤可減少（shǎo）使用各種（zhǒng）成型刀，通常用一般刀具即能完成加工。